Операции на аорте. как 3D-печать изменила подход к аортокоронарному шунтированию

По сути вступление

Работая на стыке инженерии и медицины, я часто сталкиваюсь с парадоксом: высокие технологии не всегда означают высокую скорость.

В нашей лаборатории при медицинском университете мы решаем широкий спектр задач, но один проект заставил нас взглянуть на этот парадокс по-новому. Речь пойдет о стент-графтах для аорты — устройствах, которые буквально спасают жизни, но долгое время оставались «штучным» и крайне дорогим товаром.

Суть проблемы: время против денег

Стандартные серийные стент-графты стоят от 300 тысяч рублей. Они есть в наличии, но подходят не всем из-за анатомических особенностей.

Альтернатива — персонализированные (индивидуальные) изделия. Они изготавливаются по снимкам МРТ конкретного пациента, идеально повторяют изгибы аорты, но имеют два фатальных недостатка:

Цена. Стоимость таких решений легко переваливает за несколько миллионов рублей.

Время. Сроки изготовления варьируются от 2 недель до полугода. Это зависит от загруженности производства и сложности моделирования.

И третий вариант: доработка стент-графта во время операции. по сути на основании снимков подготавливают фенистрации. точность такого метода далека от идеала. Зависит от опыта хирурга. 

Казалось бы, выбери второе — и получишь идеал. Но здесь вступает в силу фактор времени: за 2–6 месяцев ожидания состояние пациента неизбежно меняется (растет аневризма, меняется гемодинамика). В итоге «идеальный» заказной стент-графт, который наконец-то доставили, может уже не подходить. Мы получаем дорогостоящее изделие, которое либо требует доработки прямо в операционной, либо вовсе бесполезно.

Для меня как инженера это звучало как технический тупик: мы не можем контролировать биологию, но обязаны сократить производственный цикл до минимума. А это создание новых технологий, эксперименты, материалы и прочие издержки, в формате наука ради науки.

Наше решение: создание оснастки.

Вместо того чтобы бороться с технологией, решать проблемы по логистике, возможно - обучению, мы пошли другим путем. За основу мы взяли тот же исходный материал — скан МРТ пациента. Однако мы перестали ждать, пока сложное оборудование изготовит финальный металлический каркас.

Наш алгоритм действий:

Получаем стандартный DICOM-файл (результат МРТ).

Конвертируем его в полноценную 3D-модель аорты с помощью инженерного ПО.

Выделяем зоны, где необходима фенистрация (отверстия для оттока крови к боковым ветвям).

Вместо металла мы печатаем эту модель на 3D-принтере.

Но здесь важна деталь. Мы не использовали бытовой пластик. Для печати мы применили стоматологический фотополимер имеющий медицинскую сертификацию. 

В итоге получаем полноценный точный макет аорты пациента в состоянии текущего времени.

Почему это сработало?

На первый взгляд, это звучит парадоксально: мы отказались от готового изделия в пользу пластиковой копии. Но суть в том, что мы получили хирургический шаблон.

Полученную 3D-модель мы передаем хирургам. Они используют ее не как имплантат, а как инструмент для подготовки стандартного стент-графта. Имея перед глазами точный слепок аорты пациента, врачи прямо в стерильной зоне могут адаптировать имеющийся (дешевый) стент-графт, делая в нем отверстия (фенистрации) строго по индивидуальной анатомии.

Итоговые показатели поражали даже нас:

Скорость: Вместо 2 недель — 24 часа. Полный цикл от сканирования до получения модели в руках хирурга не превышает суток.

Стоимость: Себестоимость распечатанного прототипа в разы ниже стоимости персонализированного имплантата. Нет необходимости платить за уникальную оснастку и срочность авиадоставки.

Патент и живая практика в Уфе

Результат превзошел все ожидания. Метод оказался настолько точным и экономически обоснованным, что мы оформили на него патент. Это был важный шаг, подтверждающий новизну подхода с юридической точки зрения.

ссылка на текст

Но главное — это не бумажная победа. На сегодняшний день в Уфимских клиниках, работающих в партнерстве с нашим университетом, по этой методике проведены уже десятки операций.

Хирурги отмечают, что манипуляции стали более предсказуемыми, а время операции сократилось, так как отпала необходимость в сложных интраоперационных измерениях.

Вместо заключения

Мы не изобрели новый материал и не создали супер-принтер. Мы просто изменили логику процесса. Вместо того чтобы ждать дорогой «идеальный» стент-графт месяцами, мы за сутки даем хирургу инструмент, чтобы он сам сделал стандартный стент-графт идеально подходящим.

Этот кейс — отличный пример того, как инженерная смекалка и доступные технологии решают проблемы, которые раньше казались непреодолимыми из-за цены и времени. Будем двигаться дальше.